復配捕收劑對高灰細粒煤泥浮選效果的影響研究

馬愛鵬

(神華蒙西煤化股份有限公司 棋盤井選煤廠，內蒙古 鄂托克旗 016100)

浮選是處理高灰細粒煤泥必要的分選方法。選煤廠通常采用煤油或輕柴油作捕收劑進行煤泥浮選，但普遍存在精煤灰分高、藥劑用量大等問題[1]。相關研究表明，若將煤油與表面活性劑進行復配以配制新型捕收劑，用于煤泥浮選可以有效改善以上問題。李海鵬等[2]將煤油與油酸乙酯進行復配，并對其性質進行分析，發現黏度、表面張力、分散度等發生了較大變化，從而使其捕收性能得到提高。李驕陽等[3]研究了表面活性劑對煤潤濕性的影響，發現表面活性劑可以增大煤表面的疏水性，對煤泥浮選具有一定的促進作用。He等[4]通過制備新型酯基復合捕收劑對煤泥進行浮選試驗，結果發現，當達到相同浮選效果時，該捕收劑的用量僅為煤油的一半。郭麗敏等[5]將煤油與NP10按照10∶1進行復配，對低階難浮煤泥進行浮選試驗，精煤產率、尾煤灰分和可燃體回收率分別提高了11.96%、13.46%和15.71%。本文采用復配捕收劑進行高灰細粒難浮煤泥浮選試驗，確定復配藥劑最佳復配比和用量，以達到低生產成本、高浮選效率的目的。

1 試驗部分

1.1 試驗煤樣

試驗所用煤泥樣品取自國家能源集團某選煤廠，取樣過程嚴格按照《生產煤樣采取方法》(MT/T808-1999)進行。采用四分法對煤樣進行制備，制備后煤樣待浮選使用。參照國家標準GB/T 30732-2014《煤的工業分析方法儀器法》對煤樣進行工業分析，結果見表1。對煤樣進行粒度分析，得出其粒度組成如表2所示。

表1 煤樣的工業分析

表2 煤樣的粒度組成分析

由表1、2可知，該煤樣水分為2.83%，灰分為28.17%，揮發分為29.14%，固定碳含量為39.86%。-0.045 mm粒級以下的煤泥產率為61.34%，灰分為34.89%，說明該煤樣中細粒煤占比大且灰分較高，煤樣為高灰細粒難浮煤泥。

1.2 試劑與儀器

試劑：煤油(工業純)；仲辛醇(分析純)；油酸二乙醇酰胺(ODEA)，含量99%。

儀器：XL-1馬弗爐，DHG-9070A電熱恒溫鼓風干燥箱，L1064激光粒度分析儀，XFD-1.5浮選機，DL-5C真空過濾機，微量進樣器，FA214電子天平。

1.3 實驗方法

分別用煤油和煤油-ODEA捕收劑，仲辛醇為起泡劑進行煤泥浮選試驗。浮選機參數為：主軸轉速1 800 r/min，刮板速度30 r/min，充氣量1.33 L/min。以精煤產率(γj)、尾煤灰分(Aw)和可燃體回收率(ε)為浮選指標，首先確定最佳礦漿濃度、起泡劑用量和煤油用量，然后將煤油與ODEA按照不同比例進行復配，進行復配捕收劑的煤泥浮選試驗，根據試驗結果對復配捕收劑的性能進行分析，確定最佳復配比和用量。

2 結果與討論

2.1 煤油作捕收劑的煤泥浮選試驗

2.1.1 礦漿濃度對煤泥浮選效果的影響

試驗條件：常溫(25℃)條件下，煤油用量為400 g/t，起泡劑用量為150 g/t，通過改變礦漿濃度考察其對煤泥浮選效果的影響，相同條件下進行3次試驗后取平均值，試驗結果如圖1所示。

圖1 礦漿濃度對煤泥浮選效果的影響

由圖1可知，隨著礦漿濃度的增大，3個浮選指標都呈先升高后降低的變化趨勢。當礦漿濃度為90 g/L時浮選效果最佳，此時精煤產率為49.81%，尾煤灰分為40.53%，可燃體回收率為55.72%。繼續增大則浮選效果變差，主要原因是當礦漿濃度過大時，礦漿體系中煤顆粒的密集度隨之升高，單位體積內的煤顆粒含量增加，煤-煤、煤-氣泡之間所產生的相互干擾作用會降低煤與氣泡的有效接觸率，從而影響煤泥的浮選效果[6]。

2.1.2 起泡劑用量對煤泥浮選效果的影響

試驗條件：常溫(25℃)條件下，礦漿濃度為90 g/L，煤油用量為400 g/t，通過改變起泡劑用量考察其對煤泥浮選效果的影響，相同條件下進行3次試驗后取平均值，試驗結果如圖2所示。

由圖2可知，煤泥浮選指標隨著起泡劑用量的增加而升高，起泡劑用量對煤泥浮選效果的影響較為顯著。當起泡劑用量為150 g/t時，3個浮選指標分別達到46.34%、40.5%和54.34%，繼續增加起泡劑用量則升高趨勢變緩。起泡劑可以降低礦漿的表面張力，提高煤粒與氣泡的接觸附著和有效分離效率。當煤顆粒表面的相互作用達到平衡時，即表面張力為最小值[7]。考慮到生產成本等因素，選擇起泡劑用量為150 g/t最為合適。

圖2 起泡劑用量對煤泥浮選效果的影響

2.1.3 煤油用量對煤泥浮選效果的影響

試驗條件：常溫(25℃)條件下，礦漿濃度為90 g/L，起泡劑用量為150 g/t，通過改變煤油用量考察其對煤泥浮選效果的影響，相同條件下進行3次試驗后取平均值，試驗結果如圖3所示。

圖3 煤油用量對煤泥浮選效果的影響

由圖3可知，煤油用量與煤泥浮選效果呈正相關變化，當煤油用量達到450 g/t時，精煤產率為60.02%，尾煤灰分為52.56%，可燃體回收率為70.54%。繼續增加煤油用量，其浮選指標稍有提高但整體變化不明顯。結合選煤廠實際生產情況，應最大程度降低生產成本以提高選煤廠的經濟效益，確定煤油的最佳用量為450 g/t。

2.2 煤油-ODEA捕收劑的煤泥浮選試驗

試驗條件：常溫(25℃)條件下，礦漿濃度為90 g/L，起泡劑用量為150 g/t，考察不同復配比(r)的煤油-ODEA捕收劑用量對煤泥浮選效果的影響，試驗結果如圖4所示。

由圖4可知，隨著復配捕收劑中ODEA所占比例的增加，3個浮選指標都呈不斷升高趨勢，采用復配捕收劑時的煤泥浮選效果要明顯優于煤油。當復配比r=10∶1時，繼續增加ODEA用量，其浮選指標的增幅均不明顯，故復配捕收劑的復配比r=10∶1時為宜。隨著復配捕收劑用量的增加，精煤產率、尾煤灰分和可燃體回收率都不斷升高，其變化趨勢均為先快后緩。當復配捕收劑用量為250～300 g/t時，3個浮選指標都達到較高水平，考慮到該用量范圍內的浮選效果相差不明顯，即選擇復配捕收劑用量為250 g/t，此時精煤產率為68.36%，尾煤灰分為60.24%，可燃體回收率為83.26%，相較于煤油作捕收劑時的最佳浮選效果分別提高了13.9%、14.61%、18.03%。據研究表明[8]：由于ODEA在浮選過程中具有較強的起泡能力，且所形成的泡沫穩定性較好，同時，ODEA與煤油進行復配后對煤顆粒的捕收能力明顯增強，所以對分離過程有明顯的促進作用，從而使浮選效果得到改善。綜合3個浮選指標圖可以發現，當復配捕收劑用量僅為煤油用量的56%左右時，即可實現煤泥的高效浮選。

圖4 復配藥劑用量對煤泥浮選效果的影響

綜上所述，煤油-ODEA捕收劑用于煤泥浮選不僅可以顯著改善浮選效果，而且能夠有效地降低捕收劑用量，很大程度上提高了選煤廠的生產經濟效益。

3 結 語

1) 采用煤油作捕收劑時，常溫(25℃)條件下，礦漿濃度為90 g/L，起泡劑用量為150 g/t，煤油用量為450 g/t，此時精煤產率為60.02%，尾煤灰分為52.56%，可燃體回收率為70.54%。

2) 煤油-ODEA捕收劑的最佳復配比為10∶1，藥劑用量為250 g/t，此時精煤產率為68.36%，尾煤灰分為60.24%，可燃體回收率為83.26%，相較于煤油作捕收劑時分別提高了13.9%、14.61%、18.03%。

3) 當煤油-ODEA捕收劑用量僅為煤油用量的56%左右時，煤泥浮選效果就可達到較好水平。